способ возбуждения колебаний скважинного флюида

Формула изобретения

Способ возбуждения колебаний флюида в скважине, включающий помещение в колонну труб, заполненную флюидом, груза на упругой подвеске и возбуждение вибрации скважинного флюида за счет осевого перемещения груза, отличающийся тем, что груз является поршнем и содержит клапаны, способные пропускать жидкость в обоих направлениях и открываться при заданном давлении при создании депрессии на призабойную зону скважины при перемещении груза вверх или репрессии при перемещении груза вниз, при работе станка-качалки, при этом периодические депрессионно-репрессионные воздействия, сопровождаемые имплозионным эффектом и ударно-волновым воздействием, комбинируют с собственными колебаниями груза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для освоения и восстановления дебита эксплуатационных скважин, в частности для интенсификации притоков пластовых флюидов.

Известен способ эксплуатации скважины (Ащепков Ю.С. Березин Г.В. Ащепков М.Ю. патент №2135746, Кл. Е 21 В 43/00), при использовании которого в корпусе штангового плунжерного насоса делают верхние и нижние отверстия и проводят обводные каналы. При уменьшении дебита периодически с частотой 1-2 раза в месяц перекрывают выкидную линию скважины на устье и производят 30-40 тыс. ходов плунжера до повышения дебита скважины.

Однако для передачи качаний плунжера насоса необходимо перекрытие выкидной линии и остановка добычи.

Известны способ и устройство для волнового воздействия на залежь (Вагин В.П., патент №2196888, Кл. Е 21 В 43/25), при использовании которого в процессе работы станка-качалки при ходе плунжера вверх происходит сжатие жидкости. Жидкость сбрасывается в колонну, в результате чего образуется ударная волна, которая проникает в продуктивный пласт и формирует в нем волны давления. Трещины гидравлического разрыва образуют путем сжатия жидкости в лифте до соответствующего давления.

Однако способ используют в скважине волнового фонда, находящейся на значительном расстоянии от эксплуатационной добывающей скважины.

Известен способ эксплуатации скважины (Ащепков Ю.С., Березин Г.В., Ащепков М.Ю. патент №2136851, Кл. Е 21 В 43/00), обеспечивающий увеличение нефтеотдачи за счет дилатационно-волнового воздействия на пласт. В зумпф скважины спускают колонну труб с хвостовиком переменного сечения по глубине. Периодически при снижении дебита перекрывают выкидную линию, качания плунжера насоса-качалки передаются хвостовику, который периодически уплотняет и разуплотняет породу.

Однако для передачи качаний плунжера насоса необходимо перекрытие выкидной линии и остановка добычи, кроме того, значительная часть энергии насоса расходуется на деформацию скелета продуктивного пласта.

Известен способ и устройство для возбуждения поперечных колебаний колонны труб в скважине (Иванников В.И., Иванников И.В., патент №2157446, Кл. Е 21 В 28/00), взятый за прототип, в котором помещают в колонну труб с жидкостью ударник на гибкой подвеске и возбуждают его периодические колебания за счет его осевого перемещения.

Однако для осуществления обработки скважины необходима ее остановка, спуск специального оборудования и применение лебедки.

Задачей изобретения является осуществление виброволновой обработки призабойной зоны скважины, снабженной насосом-качалкой в широком диапазоне частот.

Задача решается тем, что, применяя способ возбуждения колебаний флюида в скважине, включающий помещение в колонну труб, заполненную флюидом, груза на упругой подвеске и возбуждение вибрации скважинного флюида за счет осевого перемещения груза, груз является поршнем и содержит клапаны, способные пропускать жидкость в обоих направлениях и открываться при заданном давлении при создании депрессии на призабойную зону скважины при перемещении груза вверх, или репрессии, при перемещении груза вниз, при работе станка-качалки, при этом периодические депрессионно-репрессионные воздействия, сопровождаемые имплозионным эффектом и ударно-волновым воздействием, комбинируют с собственными колебаниями груза.

Такой способ позволяет инициировать комбинации вибрационных и имплозионных воздействий, передаваемых через скважинный флюид в прискважинную зону пласта за счет осевого перемещения груза на упругой подвеске. Комплексные вибрации воздействует и на пластовый флюид, и на пластовый скелет.

Пример устройства для реализации предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором: 1 - скважина; 2 - штанга насоса-качалки; 3 - груз: 4 - клапаны, 5 - перфорация скважины.

Способ реализуют следующим образом. В скважину 1 опускают колонну штанг 2, в нижней части которой, над зоной перфорации 3, помещают груз 4. Груз 4 содержит клапаны 5, способные пропускать жидкость в обоих направлениях и открываться при заданном давлении.

При работе насоса-качалки штанга совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, перемещая груз в полости скважины. Груз, являясь поршнем, создает колебания скважинной жидкости с частотой движения штанги порядка 0,1 Гц.

Перемещение груза вверх создает депрессию в зоне перфорации и повышенное давление над грузом. При увеличении перепада давления между участками полости скважины, разделяемыми грузом, до заданного уровня открываются клапаны 5, происходит имплозионный эффект, сопровождаемый гидроударом и ударно-волновым воздействием на зону перфорации скважины.

Перемещение груза вниз создает репрессию в зоне перфорации. При увеличении перепада давления между участками полости скважины, разделяемыми грузом, до заданного уровня открываются клапаны 5, происходит гидроудар и ударно-волновое воздействие на зону перфорации скважины.

Штанга, имея значительную длину, является упругим звеном, поэтому при вертикальных возвратно-поступательных перемещениях груза, имеющего значительную массу, возникают колебания, определяемые массой груза и длиной упругого звена. Собственная частота колебаний равна:

где Е - модуль Юнга (для стали Е2,1·10 ¹¹ Па);

А - площадь поперечного сечения штанги;

m - приведенная масса груза, состоящая из масс груза и части штанги);

L - длина штанги.

Виброволновое воздействие на призабойную зону производится взаимодействием низкочастотных качаний насоса, передаваемых грузу через штангу, колебаний массы груза, висящего на упругом звене, и имплозионным ударно-волновым эффектом. Виброволновое воздействие в диапазоне частот порядка 0,1-10 Гц производится на пластовый флюид, на отложения на стенках поровых каналов и на скелет пласта.

Обработка призабойной зоны может производиться при капитальном ремонте скважины, а также в процессе добычи нефти при установке на штанге насоса-качалки и плунжера и груза, находящихся на разных глубинах.

Относительно малая масса груза по сравнению с массой насосной штанги не оказывает вредного влияния на работу подвески, балансира и редуктора штангового насоса.

Применение способа не требует использования сложного оборудования, длительной остановки скважины. Флюид может содержать химические реагенты для более производительной очистки. Способ может быть применен совместно с другими видами обработки призабойной зоны: кислотной, тепловой, акустической и т.д.